（安全技术及工程专业论文）突发事件下城市交通紧急疏散的研究.pdf

蘸南交遵大学硕士研究生学位论文繁t1 贾 a b s tr a c t 蹦落t h er a p i dd e v e l o p m e n to fe c o n o m ya n ds o c i e t y , c i t i e sh a v eb e c o m e i n c r e a s i n g l ym o d e r n i z e d t h ec o n f l i c tb e t w e e nt r a f f i cd e m a n da n ds u p p l yb e c o m e s e v e rm o l ef i e r c ea n dt h et r a f f i cn e t w o r kg e t sv e r yf r a g i l e 。a t + t h es a m et i m e ，m a n y e m e r g e n c yi n c i d e n t sw o u l dh a p p e nf r e q u e n t l y , w h i c hm i g h tr e s u l t i nt r a f f i c c o n g e s t i o na n dt r a f f i cp a r a l y s i s b e c a u s ee m e r g e n c yi n c i d e n t sa r ev e r yd i f f i c u l ta n d i n c o n v e n i e n tt or e s c u ei nt i m e ，t h e yc a u s en o to n l yp r o p e r t yd a m a g e ，b u ta l s ol a r g e c a s u a l t y u n d e rt h i sc i r c u m s t a n c e ，i ti sv e r yi m p o r t a n tt ot a k eo u tp r e v e n t i v e s o l u t i o n so f e m e r g e n c ye v a c u a t i o n i nt h ef i r s tp l a c e ，t h i sp a p e rh a sa n a l y z e dt h ee m e r g e n c yt r a f f i co r g a n i z a t i o na n d e v a c u a t i o na n da n a l y z e dt h et r a f f i cc h a r a c t e r i s t i cu n d e rt h ee m e r g e n c yi n c i d e n t s + b a s e do nt h ea n a l y s e so f p r e s e n tr e s e a r c ho ft h ee m e r g e n c yi n c i d e n t si nc h i n a , h o w t oc h o o s et h es t r a t e g yo ft h et r a f f i cw a sp u tf o r w a r d i nt h es e c o n dp l a c e , t h i sp a p e rr e s e a r c h e so nt h ei s s u eo ft h ee m e r g e n c y e v a c u a t i o n e v a c u a t i n gt h ep e o p l ei nt h es h o r tt i m ei st h ep u r p o s eo ft h ee m e r g e n c y r e s c u i n go r g a n i z a t i o na n de v a c u a t i o n ，s oh o wt oc h o o s et h ep a t hi st h em o s t i m p o r t a n ti s s u e 。b a s e do nt h ea n a l y s e so ne v a c u a t i o nf l o wc h a r a c t e r i s t i c s ，r o u t e c h o i c em o d e lo ft h et r a n s p o r t a t i o ne v a c u a t i o ni sf o u n d e d 。 b a s e do nt h ec h a r a c t e r i s t i co ft h et r a f f i cf l o w , t h i sp a p e rr e s e a r c h e so nt h e i s s u eo ft h ee m e r g e n c ye v a c u a t i o np a t hu n d e rt h ee m e r g e n c yi n c i d e n t s t h o u g ht h e p r e v i o u ss t r a t e g yo ft h e t r a f f i c ，t h es t r a t e g yo ft h et r a f f i cu n d e rt h ee m e r g e n c y i n c i d e n t se n s u r et h a tt h ec a rr e g u l a r l yt r a v e l e di nt h ep a t h k e yw o r d s ： e m e r g e n c yi n e i d e n t s ；e m e r g e n c ye v a c u a t i o n ；e v a c u a t i o ns t r a t e g y ； e v a c u a ti o no r g a n i z a t i o n ；r o u t ec h o i c em o d e l ； 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密彰使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签名：焰摊加 日期：2 0 0 8 年月，日 扳 ，7日 支阳 签谗磁瞄棚加 导吼扮醐 西南交通大学学位论文创新性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得 的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作 了明确的说明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本学位论文的主要创新点如下： 本文以突发事件下城市交通的特点为基础，提出了根据不同影响程度以及影 响范围的非可预警突发事件下交通疏散策略并分析了突发事件下交通疏散路径的 选择问题。其中研究了紧急疏散组织的关键问题即拥堵车辆疏散路径的选择以及 疏散被困人员的最优疏散路径的选择。 通过以上研究步骤和方法，本文力求建立一套完整的突发事件下城市交通疏 散的研究方法与思路，使之适合并满足突发事件下城市交通分析需求，同时对类 似的交通分析也具有一定的借鉴意义。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 问题的提出及研究的意义 随着我国城市现代化水平的不断提高和经济的快速发展，城市规模日益增 大，大量农村人口涌入城市，城市人口也越来越稠密，道路交通十分拥挤，城 市的交通拥堵问题日益突出。再加上由于过去城市的不合理规划，很多危险企 业( 如化工厂) 都坐落在城市的内部，随着现代化生产的发展，其规模日趋扩 大，设备逐渐老化，因此，极易发生重特大事故。如重大的火灾、爆炸、毒物 泄漏事件等。与此同时，自然灾害也频繁发生，如洪水，地震和飓风等，还有 一些人为事件的发生如美国9 1 1 恐怖袭击事件等，这些事件会造成大量的人员 伤亡和财产损失。特别是目前我国的城市化和机动化过程已进入了快速发展时 期，城市规模不断扩大，交通供需矛盾突出，市区人口高度密集，早晚高峰期 间交通流量处于饱和甚至超饱和状态，道路交通网络十分脆弱，常发生严重的 交通拥堵。如果一旦发生突发事件，极易引发大面积交通拥堵甚至瘫痪，救援 工作难以展开，将引发严重的社会危害。因此，开展城市灾时大范围人员紧急 疏散的研究，科学建立人员就近或远距离疏散优化模型，利用不同灾害情况下 现有的交通设施制订一套行之有效的紧急疏散策略，优化紧急疏散管理方案， 进一步提高城市对突发事件的应变能力，从而减少灾害所造成的人员伤亡和财 产损失，这些问题的研究都具有十分重要的意义。 突发事件是指在较大范围内影响城市交通系统运行状态的事件，包括自然 灾害事件( 如地震、洪水、台风、暴雨雪、大雾等) 、生产事件( 如气体泄漏、火 灾、爆炸、特种运输、特大交通事故等) 、社会公共事件( 如罢工、游行、流行病、 大型活动等) 、恐怖事件和战争事件等【l 】。 突发事件频繁发生对社会的危害很大，一方面是城市各类突发事件的频繁 发生，造成大量人员伤亡和财产的损失；另一方面是我国的城市交通越来越拥 堵，城市的交通问题日益严重。突发事件的发生会造成城市交通的严重拥堵甚 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 至瘫痪，这就给大城市交通系统提出了一个新的挑战。发生突发事件时，如何 制订紧急疏散预案；如何选取紧急疏散路线，以最快的速度疏散受灾人员和事 发区域内的拥堵车辆；如何实施交通管理策略将市区大量人员疏散到安全地带。 这已成为交通人士所需要考虑的问题。而目前我国对城市交通系统如何应对突 发事件这方面的研究还比较少，相关的理论基础研究还比较薄弱，发生突发事 件时政府部门是否能够及时应对，是一个令人担忧的问题。同时，由于在灾难 发生后很短时间内需要将大量的受灾人员从危险区域疏散到安全区域，这是一 项非常复杂的工作，因此，提高城市交通应对突发事件下的能力，成为关乎国 家安全和社会稳定的重大课题，对我国的现代化建设具有重要的意义。 1 2 研究背景 1 2 1 国际背景 近几年来，世界各大城市突发事件也发生频繁，既有自然灾害也有人为影 响。例如，2 0 0 1 年发生在美国的9 1 1 恐怖袭击事件；2 0 0 3 年韩国大丘市的地铁 火灾；2 0 0 3 年发生在美国和加拿大的大规模停电事件：2 0 0 4 年印度洋的地震大 海啸灾害，造成逾1 5 万人丧生。2 0 0 5 年“卡特里娜”飓风袭击美国新奥尔良， 飓风“丽塔”袭击美国第四大城市休斯敦，造成休斯敦的4 0 0 万居民倾城而出， 该城的几条主要出城干道均出现上百公里的拥堵。这些自然灾害和人为的破坏 都造成了巨大的人员伤亡和财产损失，同时这些自然灾害和人为破坏的突发事 件也考验着城市的交通系统。 图1 - 1 德国铁路大罢工造成交通拥堵 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 2 2 国内背景 1 、我国大城市突发事件频发 我国处在世界上自然灾害最多的东亚、太平洋地区，也是少数几个灾害种 类最多，损失最严重的国家之一。近几年来，我国平均每年因自然灾害、事故 灾难、公共卫生事件和社会安全事件造成的非正常死亡人数超过2 0 万人，经济 损失达数千亿元。例如，1 9 9 8 年的长江特大洪水；2 0 0 3 年的“非典”疫情和2 0 0 4 年的禽流感；2 0 0 4 年的重庆天源化工厂的氯气泄漏事件和2 0 0 5 年1 1 月的吉林 中石化 厂爆炸以及2 0 0 4 年发生在北京密云的踩踏事件等。这已证明我国大城 市已进入发生突发事件高发期，而且在未来很长一段时间内，我国都将面临突 发事件带来的种种挑战。因此，突发事件造成的种种社会问题也越来越得到人 们的重视。 图1 2 交通事故引起的交通拥堵 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 我国很多地区自然环境破坏严重，潜在的危机有可能随时爆发。而建国以 来建设的大量基础设施，特别是坐落在城市中的化工厂，年代久远、老化严重， 又缺少及时的维护和更换，安全隐患非常多，也是一个定时炸弹。另外，从社 会的角度分析，我国正进入经济社会发展的关键时期，既是关键发展期，同时 又是矛盾突显期。社会内部矛盾会出现一些新的问题，如果处理不当，可能会 引发社会危机。此外，国际政治经济格局的最新变化也使得国际间的冲突和危 机出现新的特点，如“9 1 1 事件就显示了国际恐怖主义的威胁巨大。 随着经济建设的发展，灾害造成的损失也逐步增加。我国每年因自然灾害 造成的损失一般都要超过上千亿元，每年因突发公共事件造成的损失更是惊人 【2 1 。资料显示：2 0 0 3 年，我国因生产事故损失2 5 0 0 亿元、各种自然灾害损失 1 5 0 0 亿元、交通事故损失2 0 0 0 亿元、卫生和传染病突发事件的损失5 0 0 亿元， 以上共计达6 5 0 0 亿元人民币，相当于损失我国g d p 的6 。2 0 0 4 年，全国发 生各类突发事件5 6 1 万起，造成2 1 万人死亡、1 7 5 万人受伤。全年自然灾害、 事故灾难和社会安全事件造成的直接经济损失超过4 5 5 0 亿元。 突发事件造成的影响不仅在于人员伤亡、经济损失，突发公共事件造成的 间接损失同样不可忽视。比如，事故灾害发生之后，公众的生活节奏被打乱， 公众心理也会受到巨大冲击，而且会影响到社会的稳定和政府的形象。 2 、大城市交通拥堵严重 随着我国经济的快速发展，人民的生活水平不断提高，机动车进入家庭的 速度也加快，导致机动车数量增加，而道路增长速度远远落后于机动车的增长 速度，交通供需矛盾日益突出，这给大城市的交通带来了巨大压力，交通问题 已成为我国政府关注的社会问题之一。 目前我国许多大城市的交通状况已经不容乐观，交通拥堵问题日益严重。 像北京、上海、广州这样的特大城市交通拥堵问题更为严重。以北京为例，据 交管部门的统计，截至2 0 0 5 年底，北京机动车保有量已：经达到2 6 0 万辆，交通 高峰期间9 0 以上的道路交通流处于饱和或超饱和状态，而且北京机动车保有 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 量仍然以每年1 0 的增长速度增长。按照这样的增长速度，预计到2 0 0 8 年北 京市的机动车保有量将增加到3 5 0 万辆【”。在这种情况下，城市一旦发生交通 事故、重大治安灾害或自然灾害等突发事件，由于道路交通网络十分脆弱，稍 有不利的影响，很可能会给城市防灾减灾带来负而的影响。例如，2 0 0 3 年的一 场小雪就基本上使北京的交通瘫痪，其他大中城市也都面临这样的尴尬，因此， 倒卜3 厂州暴雨引起的爻瞳捌堵 3 、大型活动举办次数增多 随着我国综合国力的不断增强，各类大型活动在我国各大城市不断举行。 不仅国内的大型活动不断举行，而且国际的大型活动也将在国内大城市举行。 2 0 0 8 年，北京将举办第2 9 届奥运会，这是北京第一次举办如此盛大的世界盛会， 这对北京来说是一个巨大的挑战。在咀往举办的奥运会上。也曾发生过突发事 件。例如，1 9 9 6 年美国亚特兰大奥运会期间，在人群聚集的奥林匹克公园突发 爆炸，造成1 人致死、1 0 0 余人受伤。奥运会这么重大的盛会，难保会出点意外。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 奥运期间的突发事件是奥运安保当中最棘手的问题，这是由突发事件的特性决 定的，由于没有规则可循，缺乏足够的经验，不可预料等原因，所以突发事件 是奥运安保工作的重点，而大型赛事的应急恐怕是北京最缺乏经验的环节之一， 制定奥运会期间突发事件的应急疏散预案是必不可少的。 1 3 国内外研究现状分析 j 1 3 1 国外研究现状分析 美国9 1 1 事件发生以来，世界各国均加强了对突发事件的预防和城市交通 紧急疏散管理系统的研究，对于突发事件下城市交通紧急疏散的研究主要从数 学分析方法和计算机仿真技术这两方面进行研究。 数学分析方法主要以网络优化为基础。其优化问题主要包括最短疏散路径、 最短救援路径、最快流及最大流等问题。突发事件下的交通疏散都可以转化为 疏散网络的问题。疏散网络分为静态和动态两类。静态网络是指网络中的权值 是一个常量( 固定值、不随时间变化的) ，也就是静态网络的结构与时间参数无 关。而相应的求解网络中两点之间的最短路径，或者从源结点到其他所有结点 的最短路径，或者所有结点之间的最短路径的算法称之为静态最短路径算法。 这类算法属于传统的最短路径算法。人们对这类问题的研究已有相当长的历史， 美国著名的数学家r b e l l m a n 在1 9 5 8 年就研究了这一问题。著名的计算机科学 家e w d i j k s t r a 在1 9 5 9 年提出了著名最短路径算法_ d i j k s 仃a 算法，人们继 d i j k s t r a 算法以后提出了大量求解最短路径算法的方法。然而在突发事件发生时 城市交通网络( 源目的地) 之间的最短路径是时变的，具体包括出行者出发时 间的时变性，到达目的地的时变性，交通流分布不均匀性和时空性，因此静态 网络流不能反映出实际疏散过程中，网络随时间变化的特征，运用于疏散组织 和管理的效果不理想。动态网络是传统静态网络在时间维的扩展，基于动态网 络流的交通疏散优化，可以发挥整个交通系统的最大性能。动态网络流理论在 优化疏散方面已有初步研究，如：c h a l m e t 等采用动态网络模型用于建筑物内的 疏散优化【4 】；同时也有很多学者研究了动态网络的最短路径算法的问题，例如， 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 c o o k e 和h a l s e y 5 】他们通过改进b e l l m a n 的最短路径算法，基于b e l l m a n 最优化 原理建立了动态网络的函数方程，利用迭代方法求解直到解没有进一步的改进。 c o o k e 的研究前提假设是在离散的时间范围内，弧的旅行时间是离散间隔的整 数倍。然而，上述的研究都是基于恒定的动态网络，也就是说，网络的路段长 度、路段的通行能力等并没有随着时间的改变而发生变化。然而，考虑到爆炸， 恐怖袭击等灾难造成道路阻塞或者通行能力降低时，可能导致紧急疏散网络随 时间而改变，需要建立基于时变的动态网络流模型分析疏散网络，从整体上对 系统进行优化。 其次一些学者还对最优疏散路径的选择问题进行了研究。例如：t h o m a s 6 】 提出了一个基于车道的网络流模型，用于选择在复杂路网中进行紧急疏散的最 优路径。模型认为交叉口车流交织和冲突是导致疏散拥堵的主要原因。模型的 主要目标是使疏散车辆通过距其最近的路线出口撤离疏散区域，同时通过控制 或改变交叉口车道的通行状态，减少疏散车辆在交叉口的交织点和冲突点，从 而减少紧急疏散情况下的交叉口延误。 c a m p o s t 7 】提出了一种k 最短路方法来确定最优的独立的疏散路径。在此方 法中，个人选择的路径如果具有更大的通行能力和更短的行程时间，则是较优 的。最优疏散路径通过每条连通路径的起点和终点之间路段的最大容量和行驶 时间之比来确定。 d u n n 和n e w t o n t 8 1 在f o r df u l k e r s o n 9 】对路网通行能力的研究基础上，提 出了选择疏散路径的最大流方法，目的是在路网通行能力允许的范围内将绝大 多数的撤离者从危险区域疏散到安全区域。 s i n u a n y - s t e m z 【1 0 】运用基于行为的交通模型，在放射性危险事件紧急撤退 的情况下，对行人、车辆保有量、交叉口行程时间和路径选择变化对路网疏散 时间的影响进行了研究，认为行人与道路交通的相互作用对路网疏散时间的影 响最大。 由于突发事件具有突发性和偶然性等特点，因此很难收集到大量的真实数 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 据来为理论研究提供支持。随着计算机技术的应用与发展一些基于计算机仿真 技术也用于疏散管理方面。如：美国橡树岭国家实验室( o a kr i d g en a t i o n a l l a b o r a t o r y ) 研究并开发了紧急疏散模拟系统( o a kr i d g ee v a c u a t i o nm o d e l i n g s y s t e m ，o r e m s ) ，能够对突发事件下的疏散方案、疏散路径、疏散时间等进行 仿真和分析【1 。 l e e d h a n 1 2 1 用v i s s i m 模拟了田纳西州核电站的紧急交通疏散，详细论述 了进行路网疏散仿真的模型建立、步骤、数据准备、和仿真结果。该系统有内 置的动态交通分配模型，能响应有关路径选择的要求，能够对车道结构、交叉 口控制、以及管理偏好进行分析。这些特征使v i s s i m 成为模拟和评价紧急交 通疏散方案的一个有利工具。l e ed h a n 的研究表明，在紧急交通疏散中运用 动态交通分配模型( d y n a m i ct r a f f i ca s s i g n m e n t ，d t a ) 选择疏散路径，和以基于最 短行程时间考虑的最佳目的地选择模型来进行交通疏散，对于缩短总体疏散时 间，效果要显著优于静态交通分配和静态目的地选择方法。 美国的德克萨斯大学的地理信息科学中心的地理系( t e x a sc e n t e rf o r g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns c i e n c ed e p a r t m e n to fg e o g r a p h y , s o u t h w e s tt e x a ss t a t e u n i v e r s i t y ) 做了关于基于不同路网的分阶段的仿真疏散方案研究( a g e n t b a s e d s i m u l a t i o no fe v a c u a t i o ns t r a t e g i e su n d e rd i f f e r e n tr o a dn e t w o r ks t r u c t u r e s ) ，并对同 一疏散方案在不同结构的路网如方格形、环形与实际的德克萨斯州的圣马库斯 城路网中的疏散效果进行比较，得出了在疏散中有较好的优势的那种路网。【1 3 】 1 3 2 国内研究现状分析 目前，国内对于高速公路的突发事件的管理研究较多，而对大城市中的突 发事件研究还比较少，对突发事件发生后城市交通组织和紧急疏散研究就更缺 乏研究。 东北大学是国内较早开展应急研究的高校，该校温丽敏【m 】2 0 0 0 年以“重大 事故应急疏散研究”为题，首次系统探讨了有毒物质泄漏情况下的人员疏散和 组织技术问题。研究主要成果包括：提出了引入非数值并行遗传算法建立人员 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 疏教路径选择模型；提高了徒步琉散和辜辆疏散两种疏散方式选择模型。在温 丽敏的研究中通过毒l 入路径当壁系数和毒物惫害惩餐系数，把疏散路径的选择 转化为求解理想模式下静态最短路的数学规划闯题。对在紧急状态下路段及交 叉口的交通特性、紧急交通控制、拥挤延误以及行人和驾驶员的非常态行为特 征及相互影响均没有考虑，不符合紧急状况下交通的不确定性、偶然性和交通 需求豹大幅度增长特性，与实际情况下的交遥疏散特性肖定的差距。 麓了确保2 0 0 8 年= 艺京奥运会的交通畅通雾蒌防范奥运会期闻突发事件豹发 生，运两年来，= l 芝京王业大学结合爽运交通需求与规鲻，徽了大量褶关的研究。 侧如，谗炎、荣建等人透过对凰外奥运交逶的隧顾鞫北京奥运交通的预测，溺 述了奥运交通需求的特点，介绍了客运交通需求和客流分布的特点，针对此特 点给出相j | 盘的交通对策【1 5 1 。许炎还对奥运交通突发事件管理系统规划研究提嫩 了系统框架的开发方法，从组织机构、道路、入员、车辆等角度研究了建设奥 运交通突发事件管理系统的基础条件。利用智能交通系统框架开发软件t u r b o a r c h i t e c t u r e ，开发了奥运交逶突发事件管理系统的体系撼槊，铡订了交逶阻塞、 轻徽交通事故、严重交通事故幂嚣奥运专用车辆故障等紧急事律的处理预案。但 缺少对突发事件的应急交通琉教的深入研究。另外，洪峰在英硕士论文中以大 型活动的交通特点为基础，提出了大型活动期间交通需求预测的分层次预没l 法， 根据豳阶段需求预测对2 0 0 8 年北京奥运会的交通供霈情况做出了宏观预测。其 论文的优点是以出行者的出行层次性( 不同的出行要求、交通服务、交通网络) 为基础，将城市整体交通网络分为若干部分分潮进行分析，考虑不同时闽出行 敲差彝性对交通需求进行预测，并鬣已有榴关的计算和模拟结采；不足之处是 没有考虑公共交遇对活动交遥静影确籀意义，并盟在模拟分擀隧忽橇了城市道 路的咽喉交叉鞠的运行状况“6 】。其次，考虑熬范圈也只限于大型活动，对予 其他突发事件则没有深入研究。 此外，- 王先昌【1 7 】在其对事故应急救援预案的探讨中，定性地指出了一些关 于事故危险状态、事故影响范围及严重程度、事故发生频度、事故演变过程、 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 危险模式、事故应急救援预案的概念和方法，尚需要更深层次的推进。 嚣安科技大学的魏新字【1 8 】在硕士论文中从我国火灾的形势出发，通过优化 道路交通网中路段的权值为出发点，运用模糊数学中的层次分析法评定了道路 的权值，建立了消防灭火救援的最优调度模型。 香港大学的卢兆明【19 】等提出了基于时变动态流的网络优化模型，该模型以 最短疏散时间为目标函数，同时对疏散路径、疏散时间和疏散爵的地进行优化。 当前，国肉对突发事件的研究主要集中于生产安全事故领域，多停窝子有 关疏散匿的与原则的定性研究，理论深度不够。对于需要应急豌散的研究尚处 予探索阶段，特别是其中关于疏散路网的交通需求、分配、路径选择与优化、 拥挤延误、疏散时间和效果的专业技术研究，比较缺乏。 1 。4 研究内容 本论文研究在城市某一人流集中区域发生非可预警突发事件( 爆炸、恐怖 袭击等) 城市交通紧急疏散的问题。非可预警突发事件一般都是在无任何先验 信息、无准备的条件下发生，具有偶然性和突发性。此类事件会直接造成人员 伤亡以及财产损失的恶性事件，需要紧急救援以及疏散现场客流和拥堵车流。 本文主要研究了根据不同影响范围和影响程度的非可预警突发事件，制定不同 疏散策略的方法；同时在分析了突发事件的交逶特性的基础土，研究了紧急疏 散路径选择问题，建立了疏散事发区域内拥堵车辆的路径选择模型和疏散被困 人员的最优疏散路径选择模型。本文结合突发事件下城市交通紧急疏散的特点， 主要从以下四方面进行研究： ” 1 、在分析了非可预警突发事件特点的基础上，从交通需求特征、交通流特 征、交通组织管理要求这三方面研究了非预警突发事件下城市交通的特征。 2 、根据菲可预警突发事件的特点，研究了突发事件下紧急疏散框架体系。 主要从突发事件下紧急疏教的组织结构、突发事件下紧急组织过程、突发事件 下城市交通部门职能和突发事件下紧急疏散预案制定流程四方蕊进行了研究。 3 、在对紧急交通疏散交通特征分析的基础上，研究了突发事件影响范围的 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 确定方法，制定了分区疏散策略、交叉口疏散策略( 减少交叉口之间的冲突) 、 可变车道疏散策略以及影响区域内群众疏散策略，并根据不同影响影响范围和 影响程度的非可预警突发事件制定相应的疏散策略。 4 、研究了突发事件下紧急疏散组织 突发事件下紧急疏散组织的主要目的就是在最短的时间内疏散事发区域内 拥堵的车辆和被困人员。其问题的核心就是疏散路径的选择。通过对疏散车辆 路径行驶情况以及路网承载力的研究，结合路径选择的原则，建立了拥堵车辆 的疏散路径选择模型，同时根据疏散被困人员用时最短的原则，建立最优疏散 模型。 1 5 研究思路 本文研究思路是在既定的突发事件下，分析了突发事件产生的交通流特征 ( 第2 章突发事件下城市交通特征分析) ，并根据该交通特征的分析，研究突发 事件下的疏散路径的选择问题( 第5 章突发事件紧急疏散组织) ，通过既有的交 通组织与管理方式，保障该路径上面车辆运行有最佳的时间可靠度。具体的研 究思路如下图所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 第一章绪论 上 第二章突发事件下城市交通特征 r 第= 章突发事件下紧急疏散框 架体系的研究 l ， il 第四章突发事件下紧急疏散策略第五章突发事件下紧急疏散组织 ， 上 土 、，上上上 分交可拥人 区叉变堵 口 贝 疏 口车车最 散疏道辆优 策散 系疏疏 略策统散散 略疏路路 散径径 策选选 略择择 图1 - 4 研究思路图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 第2 章突发事件下城市交通特征分析 突发事件下城市交通特征的分析是研究此类事件发生时城市交通疏散的基 础。由于突发事件发生具有突发性，偶然性和高危害性等特点，使得此时的城 市交通与日常交通有着很大的差别，要进行突发事件下城市交通疏散组织的研 究，首先应该充分认识到此类事件发生时城市交通有哪些特征，与常规交通的 具体区别在什么地方，这样才能做到有的放矢，使研究的结果更加符合实际。 另外由于不同类别的突发事件产生的疏散车流的交通特性没有明显的规律可 言，而本论文主要研究非可预警突发事件的交通疏散，因此本章主要从交通需 求特征、交通流特征、交通组织管理要求上来分析此类突发事件下城市交通的 特征。 2 1 突发事件的分类 突发事件是指在较大范围内影响城市交通系统运行状态的事件，包括自然 灾害事件( 如地震、洪水、台风、暴雨雪、大雾等) 、生产事件( 如气体泄漏、火 灾、爆炸、特种运输、特大交通事故等) 、社会公共事件( 如罢工、游行、流行病、 大型活动等) 、恐怖事件和战争事件等【2 0 1 。 。 根据突发事件的发生过程、性质和机理，突发事件主要分为以下四类： 1 自然灾害 主要包括气象灾害、地质灾害、海洋灾害、地震灾害等。此类事件的主要 特点是：控制难、范围广、破坏大。 2 社会安全事件 主要包括恐怖袭击事件，经济安全事件和涉外突发事件等。主要特点是： 前兆少，危害大，影响大。 3 事故灾难 主要包括工矿商贸企业的各类安全事故，交通运输事故，公共设施和设备 事故，生态事故等。主要特点：牵连广，影响大。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 4 公共卫生事件 主要包括传染病疫情，群众性不明原因疾病，食品安全与职业危害以及其 它严重影响群众健康和生命安全的事件。主要特点：扩散性和危害性。 。突发事件根据可预知程度可以分为两类：可预警突发事件( 如：地震、热 带风暴等) 和非可预警突发事件( 火灾、毒气泄漏、恐怖袭击等) 。 非可预警突发事件是很难预防和预警的，因为这些事件的发生是由许多复 杂的因素综合造成的。此类事件的特点是突发性、偶然性和高危害性，因此很 难利用先进的科学技术预测突发事件的发生以及影响范围，及时疏散危险区域 内的人员。 2 2 突发事件下交通需求特征 1 、时间集中 非可预警突发事件，如恐怖袭击等一般都具有极强的危害性，且影响范围 较大，需要疏散的人员较多。此类事件发生时，往往是在很短的时间内聚集大 量的人流、车流，并且突发事件产生的交通流量具有辐射效应，随着与突发事 件发生场所距离的增加其交通流的辐射强度迅速减弱。因此突发事件的交通流 是在短时间，局部范围内聚集，对于交通需求在时间上是高度集中的。 2 、可靠性要求高 突发事件的可靠性要求高主要表现在三个方面：突发事件发生场所与其它 节点之间交通网络抗毁可靠性即连通可靠性要求高；突发事件发生场所周边交 通网络生存性即通行能力的可靠性要求高；以及被困人员的疏散时间可靠性要 求高【2 l 】【2 2 】。在日常交通出行中，居民也是寻求行程时间最短和行驶较为畅通的 路段；对于突发事件疏散来讲，所选取的疏散路径的行程时间最短性和路径的 畅通性要求更高，这样可以缩短疏散和救援时间，减少突发事件造成的人员伤 亡数量和财产损失。 3 、需求优先的层次性 与正常的城市交通需求不同，突发事件的交通需求往往具有明显的优先层 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 次性。在突发事件发生时，疏散路网中既有去往避难所和安全区域的疏散车辆， 也有不受突发事件影响的j 下常出行的社会车辆。与社会车辆相比，疏散车辆在 空间和时间上都具有优先路权。比如：为了能尽快救援和疏散突发事件发生区 域的受伤和被困人员，首先应该满足救护车辆、营救车辆、消防车辆等特种车 辆的出行需求。因此如何根据交通需求优先级，保障不同层次的出行需求要求， 尽量减少对城市常规交通需求的影响，是突发事件下交通组织和管理的重要任 务。 2 3 突发事件下交通流的特征 相对于正常的交通流，非可预警突发事件的交通流主要有以下几个特征： 1 、时空分布不均，峰值明显且流量巨大 由于非可预警突发事件下的人流、车流是在短时间内聚集，所以交通流分 布不均，峰值明显且流量巨大，并且交通流的时空分布不均与交通需求的时空 分布不均有直接的关系。由于非可预警突发事件下的交通需求在时间上是高度 集中的，相对于常规交通，此时的交通高峰是常规交通的数倍，这也就给城市 交通的组织和管理带来很大的困难。 2 、具有时空波动特征 非可预警突发事件在周边道路上引起的交通流量高峰具有明显的时空波动 特征，交通流量高峰像波一样随着时间沿着突发事件发生场所周围主要疏散路 线逐渐向外扩散并消失。不同的路段( 或交叉口) 会在不同时间出现交通量的 高峰。而正常的城市高峰出现的时间一般比较固定，高峰基本是在全路网同时 出现并且持续时间基本一致。 3 、非常规短时间出行，不具备平衡配流的特征 在常规交通的分配过程中大都假设出行者对于需要经过区域的道路网络、 交通状况、交通管理情况都非常了解。出行路径的选择符合用户最优原理，因 此配流模型采用平衡配流模型。而突发事件的出行不同于常规的交通出行，在 突发事件发生区域内被困人员只是经过此区域，对于此区域的路网、路况以及 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 交通管理措施都不是很熟悉。因此，出行人员不一定能够选择到最短的逃生路 径，这也就不满足平衡分配的基本假设。 另外常规出行的平衡性还可考虑为是出行者与网络长期对弈的结果。短时 间来看不一定平衡，而是长时间对弈形成一种平衡局势。平衡分配结果实际上 是平衡局势的解，而突发事件的出行是一个短时间出行，或许也就几个小时， 不存在长期对弈的情况。所以从这二点考虑也不满足平衡的条件。 4 、出行起点单一，“单源多汇 网络流特征 在非可预警突发事件发生时，为了尽快疏散和营救被困人员，救护车和营 救车辆的出行，就是从突发事件发生区域将这些人员运送到安全的地带。因此， 突发事件发生时的交通网络是一个“单源多汇”网络。“单源多汇 是指交通发 生源有一个而交通吸引点有多个的网络。此时各路段上的流量具有相同的出行 点，同一路段上的流量来自同一发生源，其出行目的单一。突发事件下的交通 流正符合此特点。 5 、交通方向不均衡系数极大t 在突发事件发生时，在周边路网上形成的交通流量方向不均衡系数极大。 在突发事件刚发生时，主要是营救车辆进入事发地营救被困人员，而后主要是 营救车辆驶离突发事件发生区域。因此，道路不同方向的流量相差极为悬殊， 这就使突发事件发生时城市交通方向不均衡系数极大。 6 、疏散车流始终处于跟车状况，基本不超车 由于短时交通需求较大，道路上的车流基本是饱和流和超饱和流，驾驶员 的驾驶行为受前车约束，基本处于跟车状况，很难找到可接受间隙超车。 2 4 突发事件下交通组织和疏散的特征 1 、复杂性：突发事件下的交通组织和疏散需要考虑的因素众多，既要考虑 诸如救护车、营救车辆、消防车这种具有优先需求车辆出行的安全和顺畅。也 要考虑突发事件发生区域其他出行者的出行需求。因此，突发事件下的城市交 通组织和疏散，需要系统的综合各种交通组织措施，既要有系统组织措施，也 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 要有交通信息收集和及时发布等技术。 2 、艰巨性：从上一节分析到突发事件带来的巨大交通流量是正常城市交通 无法相比的。同时城市交通网络建设的目的是为城市正常交通服务的，其网络 布局和通行能力往往不大适合突发事件发生时的交通需求。因此，突发事件下 的交通组织和疏散是一项艰巨的任务。 3 、临时性：由于突发事件是一个偶然事件，因此交通组织和疏散措施大都 是临时性的，临时性交通疏散措施主要影响的是道路上的既有交通量，而且会 改变事件发生周围居民的f 常出行行为。因此在交通疏散措施制定上应该充分 考虑到这一特征。 常规交通的组织措施的主要目的是缓解新平衡状态下的城市拥堵。由于突 发事件的交通组织和疏散措施是临时性的，突发事件的疏散措施在原平衡状态 被打破后面新的平衡状态未形成时就已经结束。所以，突发事件下的交通疏散 措施针对的是非平衡状态下的交通状况，制定目标是缓解非平衡状态下的交通 压力。 2 5 小结 本章主要从交通需求特征、交通流特征、交通组织管理要求这三方面分析 非预警突发事件下城市交通的特征。通过本章的分析，可以更清楚的了解到非 预警突发事件下的城市交通与常规下的城市交通有那些不同，这也为下面的研 究打下基础。 西南交通大学硕士研究生学位论文第l8 页 第3 章突发事件下紧急疏散框架体系的研究 3 。薹突发事件下紧急疏散的组织机构 突发事箨下城市交逶紧急疏散是一个涉及西很广的系统王作，苓是哭靠某 个部门单独完成，蔼是将各个部门组织起来，形成统的指挥孛心，在指挥 中心的统一调度下，实现各个部门馈患资源共享。嚣为统一指挥调度是应急活 动的基本原则，无论紧急救援活动涉及单位级别高低和隶属关系不同，都必须 在应惫指撵部的统一指挥下行动。圊时紧急疏散组织还须将备级交通、医疗、 救护、安全、公安、消防、环保、羹生等部门组织起来，使这些部门能密切配 合，协同彳乍战，这样才能迅速、有效建组织和实施紧急救援，尽可戆鲶避免和 减少损失。 3 。2 突发事件下紧急疏散的组织过程 在突发事件发生时，迅速收集突发事件的骞关信息，蒋将这些信息运过各 种通讯及信息手段传到城市应急指挥中心，然鹾再甑应急指挥中心发送给应急 指挥专家，专家根据其经验判断突发事件的性质、类型以及级别，初步判定突 发事件的影响程度以及影响范围，估计此事件可能造成的财产损失以及入员伤 亡情况，预测疏散可能需要的时间，评估疏散有可能造成的损失，把评估的维 果反馈给指挥中心，指挥中心器根据信息库中的各类信息( 如公交车状况、道 路交通状况、车辆储备、避难所情况以及气候状况等) ，最后来决定是否疏散。 如果确定簧豌敖，并肖合适的疏散预案，刘发滋疏散命令，启动应惫疏散预案， 圈对搔挥中心生成救援方案并邋知檑关部门派遣救援资源并黠救援资源进行相。 关的部署，童医疗部f j 对伤员进行抢救，组织撤离或者采用其他措施保护危害 区域内的人员。出于突发事件发生突然，危害大，应即时组织群众采取番种接 施进行自身防护，并迅速撤离危害区域。以下工作也同时展开； l 、应急人员调度：包括救护人员、警力、指挥人员以及部队、悉愿者。 2 、紧急疏散车辆的调度：包括公交攀、急救车、警车、消防车、拖车。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 3 、指挥事发区域内的人员迅速疏散：救援指挥人员迅速就位指挥救援受伤 人员，并做好用公交车进行人员疏散的组织。主要包括：人群指挥人员就位、 公交车指挥人员就位、救援指挥人员就位和事故救援人员就位。 4 、道路交通组织：在紧急疏散道路上设立应急疏散引导标志，变化可变信 息板的信息对应应急疏散车辆进行实时的交通诱导，对予关键的交叉口派交警 现场指挥。 5 、避难所内人群的组织：包括设施物品配置、疏散人群安排、紧急疏敖安 排等。 突发事件紧急疏散流程图如下所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 匝婴煺箍蛋娟毯卜誊懈越承【-匝 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 1 页 3 3 交通部门职能分析 在突发事件发生时，交通部门的主要职责是根据突发事件发生后应急指挥 中心根据情况的危急程度发出的指令，迅速疏导车辆与行人撤离决定封锁的事 件发生区域并封锁通往事故发生区域的交通路口；维持封锁区域内的治安；组 织力量消除堵塞，为前来紧急救援的队伍创造条件等交通流的有效组织。交通 组织与管理主要包括以下四方面： 1 、提供驾驶员导行控制，主要包括车辆导行控制。 2 、提供出行者服务，主要包括提供路网信息和事件处理进展通报。 3 、提供救援以及应急疏散控制方案。这一部分主要包括救援部署和疏散控 制两部分。其中救援部署主要包括提供不同部门前往事发地的救援路线：对现 场事件进行控制，排除事件；派遣救援资源和救援伤员。疏散控制主要包括通 道控制，车辆控制、出入口控制和信号灯控制。 4 、紧急疏散过程备案。主要包括突发事件记录( 时间、地点、人员伤亡及 处理方法等) 以及紧急疏散方法及效果分析。具体框架体系如图3 2 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 2 页 图3 - 2 交通职能图 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 3 页 3 4 突发事件下紧急疏散预案的制定流程 突发事件的发生具有偶然链和危害大等特征，会带来大量的人员伤亡，为 了在突发事件发生对减少入员臻亡，降低财产损失獠度，同时能有计鲻、有组 织、有步骤遗救援与疏教人员，应该制定切实霹霉亍酌紧急疏教颈案。紧急豌散 预案主要包括以下几方面的内容： 通报和通信联络程序；事故的评估程序；指挥、协调和反应的组织结构； 应急资源的组织和利用；应急反应行动( 包括救援行动、疏敖行动和防护行动) ； 如果突发事件发生在城市密集区，事件的发生必然对该地区的正常交通带来不 利的影响。由予紧急救援和疏散处置过程中使用各种资源的影响，被破坏的概 构、设施、透信系统以及这些系统恢复运营帮游调对市民个入的影响等都增加 了工侔戆复杂健。因此，这些因素在测定预案时必须综合考虑。具体的突发事 件交邋组织葶羹疏散翁预案制定滚程如下： 圭、收集城市中的各类基础数据，包括：以往发